2結果和討論

2.1棕(zong)櫚(lv)酸(suan)二甘(gan)醇酰胺的合成

通(tong)過用鹽酸(suan)-異丙醇(chun)(chun)法測定剩(sheng)余二(er)甘(gan)醇(chun)(chun)胺(an)的含量，結合投(tou)料量，計算(suan)出(chu)棕(zong)櫚(lv)(lv)酸(suan)二(er)甘(gan)醇(chun)(chun)酰胺(an)的產(chan)率。結果表明，若反應(ying)溫(wen)度高(gao)于5℃，則易于生成副產(chan)物(wu)氨基酯。因此為保持棕(zong)櫚(lv)(lv)酰氯(lv)與二(er)甘(gan)醇(chun)(chun)胺(an)進行高(gao)選擇性(xing)的反應(ying)，需嚴(yan)格控(kong)制反應(ying)溫(wen)度低于5℃。單因素試驗表明，當n(酰氯(lv))∶n(二(er)甘(gan)醇(chun)(chun)胺(an))=1∶1.02時(shi)，在0～5℃范圍內反應(ying)3 h后，產(chan)率可達到95%。

2.2棕櫚酸二甘醇(chun)酰胺的表征(zheng)

2.2.1紅外(wai)分析(xi)采用液膜法對產品進行紅外(wai)光譜(pu)分析(xi)，所得紅外(wai)圖譜(pu)如圖1所示。

圖1棕櫚酸二甘醇酰(xian)胺的紅(hong)外光譜(pu)

由圖1可以看出，圖中3 288.6～3 400 cm－1處(chu)強烈的(de)(de)寬峰(feng)為(wei)—OH吸(xi)收峰(feng);1 637.4 cm－1處(chu)強而尖銳的(de)(de)吸(xi)收峰(feng)為(wei)酰(xian)胺(an)鍵中的(de)(de)C==O伸縮振(zhen)動(dong);3 294.1和1 560.3 cm－1處(chu)的(de)(de)吸(xi)收峰(feng)為(wei)酰(xian)胺(an)鍵中的(de)(de)N—H的(de)(de)不(bu)對稱(cheng)伸縮振(zhen)動(dong)和變形伸縮振(zhen)動(dong);1 076.2 cm－1處(chu)的(de)(de)吸(xi)收峰(feng)為(wei)伯醇(chun)C—OH的(de)(de)伸縮振(zhen)動(dong)，據此可推斷產品為(wei)烷醇(chun)酰(xian)胺(an)。

 2.2.2質譜分析(xi)圖(tu)2為棕櫚酸二甘醇酰胺的質譜圖(tu)(正電(dian)荷模式(shi))。

圖2棕櫚酸二甘醇酰胺的質譜圖

 在(zai)正電荷模式下，產(chan)物將結合一個H+或Na+而帶正電，從而顯示(shi)正離子(zi)峰(feng)(feng)。據此推測，圖2中(zhong)兩(liang)個最強的(de)準分(fen)子(zi)離子(zi)峰(feng)(feng)分(fen)別對(dui)(dui)應于(yu)［M+Na］+和［M+H］+，于(yu)是產(chan)物相(xiang)對(dui)(dui)分(fen)子(zi)質量(liang)M=343，與目標產(chan)物棕櫚酸二(er)(er)甘醇酰胺的(de)相(xiang)對(dui)(dui)分(fen)子(zi)質量(liang)完全吻合。m/z為(wei)282.3的(de)離子(zi)峰(feng)(feng)為(wei)產(chan)品去掉—OCH2CH2OH后的(de)碎(sui)片，m/z為(wei)709.6的(de)離子(zi)峰(feng)(feng)對(dui)(dui)應于(yu)目標產(chan)物的(de)二(er)(er)倍體［2M+Na］+。

2.2.3核磁分(fen)析以CDCl3為溶劑(ji)對產品進行核磁分(fen)析，圖譜解析結(jie)果如圖3和表(biao)1所示(shi)。

由表(biao)1可以(yi)計(ji)算(suan)出產物中(zhong)H的積分(fen)(fen)值為41，與(yu)目標產物的分(fen)(fen)子式(shi)C20H41NO3相符。

2.3棕櫚酸(suan)二(er)甘醇酰(xian)胺(an)的耐鹽性

在水中(zhong)(zhong)(zhong)加入CaCl2，會降低(di)表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)在水中(zhong)(zhong)(zhong)的溶(rong)解(jie)度。因此，隨著溶(rong)液(ye)中(zhong)(zhong)(zhong)Ca2+含量的不斷增加，表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)溶(rong)液(ye)會變渾濁或析(xi)出(chu)(chu)沉淀，據此可判斷表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)的耐(nai)鹽(yan)能力。表(biao)2為(wei)棕櫚酸(suan)(suan)(suan)二甘醇酰胺耐(nai)鹽(yan)能力的測定結果，棕櫚酸(suan)(suan)(suan)二甘醇酰胺的濃度為(wei)0.5 mmol/L。另外烷基芳基磺酸(suan)(suan)(suan)鹽(yan)是一種典(dian)型的驅油用表(biao)面(mian)(mian)活性劑(ji)，其主要(yao)缺點之一是不耐(nai)硬水，因此作為(wei)對(dui)比，表(biao)2中(zhong)(zhong)(zhong)也列出(chu)(chu)了(le)對(dui)十二烷基苯(ben)磺酸(suan)(suan)(suan)鈉(na)(SDBS)的測定結果。

表2棕櫚酸二甘醇酰(xian)胺的耐(nai)鹽(yan)能力(li)及其(qi)與十二烷基(ji)苯磺酸鈉的比較

由(you)表2可見(jian)，十二烷基苯(ben)磺(huang)酸鈉(na)在Ca2+質量(liang)濃度達到250 mg/L時，溶(rong)液(ye)開始(shi)變渾濁，至300 mg/L時，溶(rong)液(ye)中出(chu)現沉淀;而對于棕櫚酸二甘醇(chun)酰胺，雖然溶(rong)液(ye)是渾濁的(de)，但直到Ca2+質量(liang)濃度達到2 000 mg/L時才有(you)明(ming)顯的(de)沉淀出(chu)現。由(you)此表明(ming)，棕櫚酸二甘醇(chun)酰胺具(ju)有(you)優良的(de)耐鹽(yan)能力。

2.4棕櫚酸二甘醇酰(xian)胺的表面活性

圖4為45℃下(xia)棕櫚酸二甘醇酰胺的γ-logc曲線。

圖4 45℃下棕櫚酸二(er)甘醇(chun)酰胺水溶液的(de)(de)表面張(zhang)力隨濃度(du)的(de)(de)變化

圖4中的點為(wei)測量值(zhi)(zhi)，而線為(wei)Szyszkowski公式(shi)γ°－γ=nRTΓ∞ln(1+Kc)的計算(suan)值(zhi)(zhi)。由曲線的轉折點可得到(dao)臨界膠(jiao)束濃度(ccmc)和(he)γcmc數值(zhi)(zhi)，而通過用Szyszkowski公式(shi)對測定值(zhi)(zhi)進(jin)行模擬可以獲得飽和(he)吸(xi)附量Γ∞和(he)分(fen)子截面積(ji)a∞等參數，結果列入表3。

表3 45℃時棕櫚酸二甘醇(chun)酰胺的表面活性參(can)數(shu)

由表3可見，棕櫚(lv)酸二甘醇(chun)酰胺的ccmc在(zai)10－5mol/L數(shu)量級，γcmc能達到(dao)30 mN/m以下，飽和吸附(fu)時分子截面(mian)積也相(xiang)對(dui)較(jiao)小(xiao)，因此具(ju)有(you)(you)很(hen)高的表面(mian)活性。顯(xian)然這與(yu)棕櫚(lv)酸二甘醇(chun)酰胺的結構有(you)(you)關(guan)，由于(yu)其具(ju)有(you)(you)長(chang)鏈烷基，又是(shi)非離子型的，親水基之間沒(mei)有(you)(you)靜電排斥作用(yong)，因而易(yi)于(yu)吸附(fu)到(dao)界(jie)面(mian)，并(bing)在(zai)界(jie)面(mian)上緊(jin)密排列。

2.5棕櫚酸二甘(gan)醇(chun)酰(xian)胺降低大(da)慶原油(you)/水界(jie)面張力(li)的性能

通常單一表(biao)面活性(xing)劑難以將油水/界(jie)(jie)面張(zhang)力降到超低，而為(wei)了獲得超低界(jie)(jie)面張(zhang)力，往往需要使用混合表(biao)面活性(xing)劑。棕櫚(lv)酸二(er)甘醇酰胺也不例外，當其濃度(du)為(wei)1×10－4mol/L時(shi)，45℃下與壬烷的界(jie)(jie)面張(zhang)力為(wei)8.6 mN/m。

將棕櫚(lv)(lv)酸(suan)二甘醇酰(xian)胺(an)與甜菜堿類(lei)兩性(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑復(fu)配，溶于大(da)慶油(you)田的(de)地層水(shui)，其(qi)中混合表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑中棕櫚(lv)(lv)酸(suan)二甘醇酰(xian)胺(an)的(de)摩爾分數為0.6，水(shui)相中加(jia)(jia)入(ru)質量濃度為1 000 mg/L聚丙烯酰(xian)胺(an)，不加(jia)(jia)任何(he)堿或中性(xing)無機鹽，也不加(jia)(jia)任何(he)助表(biao)(biao)面(mian)(mian)活(huo)性(xing)劑，在45℃下測定(ding)其(qi)與大(da)慶四廠原油(you)的(de)界面(mian)(mian)張力，結(jie)果如圖5所示(shi)。

圖5 45℃時大慶原油(you)/棕櫚(lv)酸二(er)甘醇酰(xian)胺地層水溶液的動(dong)態(tai)界面張力

由圖(tu)5可以看出，在(zai)相當寬(kuan)的總質量分數(shu)(shu)(shu)范圍內(0.05%～0.5%)，平(ping)(ping)衡界(jie)面(mian)(mian)(mian)張力皆能(neng)達(da)到10－3mN/m數(shu)(shu)(shu)量級。在(zai)動(dong)態界(jie)面(mian)(mian)(mian)張力方面(mian)(mian)(mian)，當質量分數(shu)(shu)(shu)為0.05%時，界(jie)面(mian)(mian)(mian)張力降(jiang)至10－3mN/m數(shu)(shu)(shu)量級需要(yao)45 min左(zuo)右;而在(zai)較高的濃(nong)度下(xia)(xia)(xia)，僅需20 min左(zuo)右。在(zai)高質量分數(shu)(shu)(shu)(0.5%)下(xia)(xia)(xia)，界(jie)面(mian)(mian)(mian)張力在(zai)60 min后(hou)有所上升，但仍維持在(zai)1×10－3mN/m數(shu)(shu)(shu)量級，其(qi)余濃(nong)度下(xia)(xia)(xia)界(jie)面(mian)(mian)(mian)張力平(ping)(ping)穩(wen)下(xia)(xia)(xia)降(jiang)，無(wu)反彈(dan)。

用壬(ren)烷代替大慶原油(you)，測定界面(mian)張(zhang)力(li)，表面(mian)活(huo)性劑總質量分數為0.2%，結果也能獲(huo)得超低(di)界面(mian)張(zhang)力(li)，如(ru)圖6所(suo)示。這一結果與大慶原油(you)的(de)等效碳原子數為9左右完(wan)全一致。

圖(tu)6 45℃時壬烷(wan)/棕櫚酸二甘醇(chun)酰(xian)胺地層水溶液(0.2%)的動(dong)態界面張力

顯(xian)然棕櫚酸二甘醇(chun)酰胺可(ke)以(yi)作為無堿(jian)驅油(you)用表面活性劑(ji)，用于表面活性劑(ji)-聚(ju)合物二元復合驅。

3結語

1)以四氫呋(fu)喃作(zuo)溶劑，在氧化(hua)鎂(mei)存(cun)在下(xia)(xia)，通過棕櫚酸(suan)酰氯和二甘醇胺(an)在0～5℃下(xia)(xia)反應可(ke)以合(he)成棕櫚酸(suan)二甘醇酰胺(an)。在優(you)化(hua)反應條件下(xia)(xia)產(chan)(chan)率(lv)可(ke)達(da)到95%。經紅外、質譜、核磁(ci)等表征，合(he)成產(chan)(chan)物(wu)與目標產(chan)(chan)物(wu)的分子結構相符，為一種單一化(hua)合(he)物(wu)。

2)45℃下(xia)棕櫚酸二甘醇酰(xian)胺的(de)臨界膠束(shu)濃度(du)為(wei)1.48×10－5mol/L，γcmc為(wei)29.7 mN/m，在(zai)水/空氣(qi)界面的(de)飽(bao)和吸附量達到4.0×10－10mol/cm2，具有很高的(de)表面活性。當濃度(du)為(wei)0.5 mmol/L時，在(zai)Ca2+質量濃度(du)高達1 800 mg/L的(de)水溶液中不沉淀，具有良好的(de)耐(nai)鹽性。

3)作(zuo)為主表面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑(摩(mo)爾分(fen)數=0.6)，棕(zong)櫚酸二甘醇(chun)酰胺(an)通過與(yu)兩性(xing)表面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑復(fu)配，能在總質(zhi)量分(fen)數為0.05%～0.5%范圍(wei)內將大慶原油(you)/地層水的平(ping)衡界面(mian)張力降到10－3mN/m數量級。因此棕(zong)櫚酸二甘醇(chun)酰胺(an)可(ke)以作(zuo)為驅(qu)油(you)用表面(mian)活(huo)(huo)性(xing)劑用于無堿二元復(fu)合驅(qu)。